2019年 第36卷 第2期
2019, 36(2): 1-7.
摘要:
交直流主动配电网符合未来智能电网的发展要求,智能软开关(SOP)是一种可以灵活控制系统功率的电力电子装置,可以有效应对分布式电源接入时的电网波动。首先构建了交直流主动配电网的网架结构,详细分析了背靠背电压源型SOP的控制策略。针对分布式电源大量接入带来的系统损耗增加和节点电压越限等问题,提出了一种基于SOP的交直流主动配电网优化控制策略,该策略以改善功率损耗、调节电压越限为优化目标构建数学模型,采用了改进遗传算法进行求解。最后,通过仿真算例验证了所构建的配电网模型和提出的优化控制策略的有效性。
交直流主动配电网符合未来智能电网的发展要求,智能软开关(SOP)是一种可以灵活控制系统功率的电力电子装置,可以有效应对分布式电源接入时的电网波动。首先构建了交直流主动配电网的网架结构,详细分析了背靠背电压源型SOP的控制策略。针对分布式电源大量接入带来的系统损耗增加和节点电压越限等问题,提出了一种基于SOP的交直流主动配电网优化控制策略,该策略以改善功率损耗、调节电压越限为优化目标构建数学模型,采用了改进遗传算法进行求解。最后,通过仿真算例验证了所构建的配电网模型和提出的优化控制策略的有效性。
2019, 36(2): 8-16.
摘要:
分布式风电、光伏电池等分布式电源输出功率以及系统负荷功率的随机性和时序性波动为配电网中分布式电源的优化配置带来巨大的挑战。为此,利用全年各季节各时段历史数据,基于多场景与时段划分的方法对配电网各时段风速、光照强度和负荷大小建立概率分布模型,以包括配电网运行商收益与修正的电压质量改善指标在内的综合效益为目标函数,对各时段采用机会约束规划方法建立考虑时序特性的分布式电源优化配置模型。以IEEE33节点配电系统作为算例,采用精英策略遗传算法对该模型进行求解,规划结果验证了所提模型的有效性,同时表明合理的分布式电源配置方案能够取得较好的经济、环境以及电压质量效益。
分布式风电、光伏电池等分布式电源输出功率以及系统负荷功率的随机性和时序性波动为配电网中分布式电源的优化配置带来巨大的挑战。为此,利用全年各季节各时段历史数据,基于多场景与时段划分的方法对配电网各时段风速、光照强度和负荷大小建立概率分布模型,以包括配电网运行商收益与修正的电压质量改善指标在内的综合效益为目标函数,对各时段采用机会约束规划方法建立考虑时序特性的分布式电源优化配置模型。以IEEE33节点配电系统作为算例,采用精英策略遗传算法对该模型进行求解,规划结果验证了所提模型的有效性,同时表明合理的分布式电源配置方案能够取得较好的经济、环境以及电压质量效益。
2019, 36(2): 17-24.
摘要:
针对当前配电网中由于分布式光伏电源规划不合理而导致较为严重的弃光问题,研究构建了新型计及光伏消纳率的分布式光伏电源双层多场景规划模型。其中外层规划模型以光伏投资者年净收益最大为目标优化光伏电源的安装容量,内层规划模型则以光伏年消纳率最大为目标对光伏电源的出力削减量进行优化。然后,基于多场景分析和改进K均值聚类方法进行场景缩减,并利用分子微分进化算法求解上述双层规划模型。最后以IEEE 33节点配电网系统为例进行计及光伏消纳率的分布式光伏电源规划,结果验证了所提规划模型及求解方法的优越性。
针对当前配电网中由于分布式光伏电源规划不合理而导致较为严重的弃光问题,研究构建了新型计及光伏消纳率的分布式光伏电源双层多场景规划模型。其中外层规划模型以光伏投资者年净收益最大为目标优化光伏电源的安装容量,内层规划模型则以光伏年消纳率最大为目标对光伏电源的出力削减量进行优化。然后,基于多场景分析和改进K均值聚类方法进行场景缩减,并利用分子微分进化算法求解上述双层规划模型。最后以IEEE 33节点配电网系统为例进行计及光伏消纳率的分布式光伏电源规划,结果验证了所提规划模型及求解方法的优越性。
2019, 36(2): 25-32.
摘要:
电力弹簧作为一种新型负荷侧调节设备,与具有宽电压范围的非关键负载串联形成智能负载,自动调节用电量与发电量匹配,以实现配电网运行优化。研究了含有电力弹簧的主动配电网最优潮流模型,提出了一种基于果蝇优化算法的智能负载优化方法,松弛法被用于推导最优潮流的二阶锥规划公式。结果表明,智能负载的主动调节可以优化配电网电压水平,降低有功网损,降低配电网的运行成本。所提多目标优化模型在一个改进的IEEE-33节点模型中求解,仿真结果验证了其正确性和有效性。
电力弹簧作为一种新型负荷侧调节设备,与具有宽电压范围的非关键负载串联形成智能负载,自动调节用电量与发电量匹配,以实现配电网运行优化。研究了含有电力弹簧的主动配电网最优潮流模型,提出了一种基于果蝇优化算法的智能负载优化方法,松弛法被用于推导最优潮流的二阶锥规划公式。结果表明,智能负载的主动调节可以优化配电网电压水平,降低有功网损,降低配电网的运行成本。所提多目标优化模型在一个改进的IEEE-33节点模型中求解,仿真结果验证了其正确性和有效性。
2019, 36(2): 33-39.
摘要:
作为能源互联网的关键设备,能量路由器的电路拓扑和控制策略与可再生能源接纳、灵活电力变换息息相关。基于虚拟电机理论,提出一种能量路由器拓扑结构,对此结构的交、直流端口均采用虚拟同步发电机控制,以实现对交、直流接口能量的协调控制。分别建立了虚拟直流电机和虚拟交流电机控制数学模型,以实现交、直流侧协调控制;并针对直流侧突增负荷、电网频率突增和突减三种工况,验证了所提出的能量路由器在拓扑结构、能量流动、维持母线电压稳定的正确性。并且在MATLAB中与传统的下垂控制进行了比较研究,对比研究结果显示下垂控制具有调节速度较快的优点,但超调大,变化较为突兀的缺点;而虚拟电机控制方法则由于具备阻尼和惯性特性的优越性,所以超调小,调节则较为平缓有利于系统的稳定运行。所提出的控制策略为能量路由器的稳定运行提出了一种新的解决方案。
作为能源互联网的关键设备,能量路由器的电路拓扑和控制策略与可再生能源接纳、灵活电力变换息息相关。基于虚拟电机理论,提出一种能量路由器拓扑结构,对此结构的交、直流端口均采用虚拟同步发电机控制,以实现对交、直流接口能量的协调控制。分别建立了虚拟直流电机和虚拟交流电机控制数学模型,以实现交、直流侧协调控制;并针对直流侧突增负荷、电网频率突增和突减三种工况,验证了所提出的能量路由器在拓扑结构、能量流动、维持母线电压稳定的正确性。并且在MATLAB中与传统的下垂控制进行了比较研究,对比研究结果显示下垂控制具有调节速度较快的优点,但超调大,变化较为突兀的缺点;而虚拟电机控制方法则由于具备阻尼和惯性特性的优越性,所以超调小,调节则较为平缓有利于系统的稳定运行。所提出的控制策略为能量路由器的稳定运行提出了一种新的解决方案。
2019, 36(2): 40-48.
摘要:
围绕具有电动汽车快速充电接口的一种交直流容量可切换的电力电子变压器(power electronic transformer,PET)拓扑,提出了一种容量配置方案和滤波器设计方法。首先,基于蒙特卡洛法对电动汽车快速充电进行负荷预测,通过分析电动汽车快速充电负荷曲线对PET可切换功率模块容量进行配置。其次,为减小逆变模块视在功率、减少PET投资与运行损耗,提出了PET低压侧滤波器采用公用电感并考虑利用滤波电容对负载无功功率进行补偿的设计方法。最后,对所提容量配置方案和滤波器设计方法给出了实例分析和仿真验证。
围绕具有电动汽车快速充电接口的一种交直流容量可切换的电力电子变压器(power electronic transformer,PET)拓扑,提出了一种容量配置方案和滤波器设计方法。首先,基于蒙特卡洛法对电动汽车快速充电进行负荷预测,通过分析电动汽车快速充电负荷曲线对PET可切换功率模块容量进行配置。其次,为减小逆变模块视在功率、减少PET投资与运行损耗,提出了PET低压侧滤波器采用公用电感并考虑利用滤波电容对负载无功功率进行补偿的设计方法。最后,对所提容量配置方案和滤波器设计方法给出了实例分析和仿真验证。
2019, 36(2): 49-55.
摘要:
针对LA调度过程产生违约电量影响荷源协调系统可靠性的问题,首先分析了仅以调节上下限表征LA调节特性时,调节任务与LA调节特性之间不匹配将导致产生违约电量;继而提出了LA灵活度指标,以弥补调节上下限在表征LA调节特性方面的不足;建立了以消纳受阻风电电量最大、调度成本最小为目标的荷源调度模型,其中LA补偿价格根据灵活度确定;提出了考虑LA灵活度的荷源调度方法。最后以算例分析证明了本文所提方法可有效降低调度方案实施过程中的违约电量。
针对LA调度过程产生违约电量影响荷源协调系统可靠性的问题,首先分析了仅以调节上下限表征LA调节特性时,调节任务与LA调节特性之间不匹配将导致产生违约电量;继而提出了LA灵活度指标,以弥补调节上下限在表征LA调节特性方面的不足;建立了以消纳受阻风电电量最大、调度成本最小为目标的荷源调度模型,其中LA补偿价格根据灵活度确定;提出了考虑LA灵活度的荷源调度方法。最后以算例分析证明了本文所提方法可有效降低调度方案实施过程中的违约电量。
2019, 36(2): 56-65.
摘要:
空调负荷作为电网中的重要负荷,占据了负荷高峰需求中的较大比重。由于具有能够将电能转化为热(冷)能储存在室内的特性,空调负荷在电网中的需求响应能力得到了发挥。通过分析传统空调控制策略的状态队列变化,考虑用户舒适性,计算了极限停机时间,在此基础上提出了一种对空调负荷按组进行控制的策略,降低了控制中心在空调数量较多的情况下处理温度设定数据的压力。在处理“二次峰荷”时,基于分时段改变温度区间长度的方式,进一步降低了负荷恢复时的波动峰值。最后,提出了空调控制评估指标和方法,算例仿真验证了本文改进策略具有较好的削峰能力、较小的反弹负荷波动和较少的温度设定值计算。
空调负荷作为电网中的重要负荷,占据了负荷高峰需求中的较大比重。由于具有能够将电能转化为热(冷)能储存在室内的特性,空调负荷在电网中的需求响应能力得到了发挥。通过分析传统空调控制策略的状态队列变化,考虑用户舒适性,计算了极限停机时间,在此基础上提出了一种对空调负荷按组进行控制的策略,降低了控制中心在空调数量较多的情况下处理温度设定数据的压力。在处理“二次峰荷”时,基于分时段改变温度区间长度的方式,进一步降低了负荷恢复时的波动峰值。最后,提出了空调控制评估指标和方法,算例仿真验证了本文改进策略具有较好的削峰能力、较小的反弹负荷波动和较少的温度设定值计算。
2019, 36(2): 66-72.
摘要:
含附加频率控制的风电机组可响应电力系统的动态行为,同时也对系统的动态特性存在影响。首先基于惯性中心等效理论(center of inertia,COI),分析了大规模含附加频率控制系统双馈风电机组接入电网后,系统暂态特性的变化,并推导了惯性中心同步机转子运动方程;其次基于双馈风电机组自身运行特性,分析了其运行极限与运行模式对响应系统动态行为能力的影响;将上述分析结合得出含附加频率控制系统双馈风机对系统暂态稳定性影响的关键因素。最后在电力系统综合程序PSASP中,搭建接入双馈风机的IEEE-3机9节点电力系统模型,验证上述结论的正确性。
含附加频率控制的风电机组可响应电力系统的动态行为,同时也对系统的动态特性存在影响。首先基于惯性中心等效理论(center of inertia,COI),分析了大规模含附加频率控制系统双馈风电机组接入电网后,系统暂态特性的变化,并推导了惯性中心同步机转子运动方程;其次基于双馈风电机组自身运行特性,分析了其运行极限与运行模式对响应系统动态行为能力的影响;将上述分析结合得出含附加频率控制系统双馈风机对系统暂态稳定性影响的关键因素。最后在电力系统综合程序PSASP中,搭建接入双馈风机的IEEE-3机9节点电力系统模型,验证上述结论的正确性。
2019, 36(2): 73-80.
摘要:
对隔离型微电网内各个微源的协调控制很大程度上依赖安全可靠的信息系统,信息元件随机故障将通过控制功能失效进而影响微电网的可靠性。本文提出一种计及频率控制影响的隔离型微电网可靠性建模与评估方法。首先根据隔离型微电网集中式频率控制方法及信息失效对频率控制模式的影响,建立了信息物理间接影响耦合关系;其次基于隔离型微电网调频模型,提出了元件故障后果量化评估方法;定义了新的微电网可靠性指标,以表征控制失效对系统可靠性的影响,并采用基于频率控制仿真的序贯蒙特卡罗模拟法对隔离型微电网信息物理系统可靠性进行了评估。算例仿真分析了信息元件失效通过频率控制对隔离型微电网可靠性的影响,验证了本文所提指标、模型和方法的正确性。研究成果可为隔离型微电网的规划和运行提供有效技术支撑。
对隔离型微电网内各个微源的协调控制很大程度上依赖安全可靠的信息系统,信息元件随机故障将通过控制功能失效进而影响微电网的可靠性。本文提出一种计及频率控制影响的隔离型微电网可靠性建模与评估方法。首先根据隔离型微电网集中式频率控制方法及信息失效对频率控制模式的影响,建立了信息物理间接影响耦合关系;其次基于隔离型微电网调频模型,提出了元件故障后果量化评估方法;定义了新的微电网可靠性指标,以表征控制失效对系统可靠性的影响,并采用基于频率控制仿真的序贯蒙特卡罗模拟法对隔离型微电网信息物理系统可靠性进行了评估。算例仿真分析了信息元件失效通过频率控制对隔离型微电网可靠性的影响,验证了本文所提指标、模型和方法的正确性。研究成果可为隔离型微电网的规划和运行提供有效技术支撑。
2019, 36(2): 81-87.
摘要:
电能质量的准确合理评估对建立公平的电力市场有着重要意义。针对目前电能质量评估中受人为因素影响较大的问题,借助随机森林处理分类问题的高度准确性,建立了基于随机森林的电能质量综合评估模型。以电能质量的6项评估指标为特征值将电能质量划分为5个等级,并以此生成随机森林的样本集,利用样本集生成多个电能质量综合评估树形分类器,通过投票的方式对电能质量所属等级进行划分。通过两例电网电能质量数据的分析计算,验证了评估模型的有效性。该模型避免了评估过程中的人为干扰,具有很强的泛化和抗噪能力,在电网电能质量综合评估中具有很好的应用前景。
电能质量的准确合理评估对建立公平的电力市场有着重要意义。针对目前电能质量评估中受人为因素影响较大的问题,借助随机森林处理分类问题的高度准确性,建立了基于随机森林的电能质量综合评估模型。以电能质量的6项评估指标为特征值将电能质量划分为5个等级,并以此生成随机森林的样本集,利用样本集生成多个电能质量综合评估树形分类器,通过投票的方式对电能质量所属等级进行划分。通过两例电网电能质量数据的分析计算,验证了评估模型的有效性。该模型避免了评估过程中的人为干扰,具有很强的泛化和抗噪能力,在电网电能质量综合评估中具有很好的应用前景。
2019, 36(2): 88-94.
摘要:
多微网系统的去中心化是微电网的重要发展趋势。关注多微网系统的分布式控制策略,将Gossip算法应用于由多个微电网组成的组合孤岛系统中;给出零售市场的电力交易模型,追求使多微网系统全局目标函数最小化的电价;基于双向平衡Gossip算法实现多微电网的电价决策;为保证安全隐私,设计一种具有隐私保护功能改进Gossip算法,以增加迭代次数为代价,避免成本函数共享。最后,通过算例仿真验证了采用Gossip算法的电力交易策略对孤岛运行状态下的分布式多微网系统的有效性。
多微网系统的去中心化是微电网的重要发展趋势。关注多微网系统的分布式控制策略,将Gossip算法应用于由多个微电网组成的组合孤岛系统中;给出零售市场的电力交易模型,追求使多微网系统全局目标函数最小化的电价;基于双向平衡Gossip算法实现多微电网的电价决策;为保证安全隐私,设计一种具有隐私保护功能改进Gossip算法,以增加迭代次数为代价,避免成本函数共享。最后,通过算例仿真验证了采用Gossip算法的电力交易策略对孤岛运行状态下的分布式多微网系统的有效性。
